CC BY
85
- © H.B. Николаева, A.O. Ромашов,
Т.Н. Александрова, A.B. Фалина, 2013
УДК 622.73
Н.В. Николаева, А.О. Ромашев, Т.Н. Александрова, A.B. Фадина
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ РАЗУПРОЧНЕНИЯ И ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ПОЛИДИСПЕРСНЬХ МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕЛЬНИЦ ISAMILL*
Приведены результаты исследований по изучению возможности использования мельницы сверхтонкого измельчения IsaMill в цикле доизмельчения концентрата первой перечистки и доизмельчения промпродукта (концентрат контрольной флотации и хвосты первой перечистки) вместо шаровых мельниц на примере медно-порфировых руд.
Ключевые слова: тонкое и сверхтонкое измельчение, механическое воздействие, интенсификация, бисерные мельницы.
В настоящее время темпы обогащения и переработки полезных ископаемых требуют вовлекать в производственный процесс сложнообогатимые, «упорные» руды, которые прежде всего характеризуются значительным содержанием полезного компонента в тонковкрап-ленном состоянии. Такая вкрапленность не позволяет эффективно до-извлекать полезный компонент в концентрат без дополнительных технологических операций, что приводит к его потерям. Вполне очевидно, что необходимо дораскрытие сростков путем дополнительного измельчения хвостов технологических операций. К сожалению, приходится констатировать, что традиционно применяемые для этой цели барабанные мельницы с перекатываемой средой не способны справится с этой задачей по целому
ряду причин. Во-первых, измельчение до такой крупности приводит к значительному увеличению времени измельчения и как следствие снижение производительности всего передела. Во вторых измельчающая среда при продолжительном воздействии «засоряет» продукт железным скрапом, что крайне отрицательно сказывается на дальнейшем обогащении, особенно при использовании флотационного метода. В третьих необходимо помнить, что процесс измельчения является самым энергоемким в технологической цепочке и установка дополнительных аппаратов может вывести процесс переработки из рамок рентабельности.
Данные проблемы интенсифицировали разработку измельчительных агрегатов способных обеспечить тонкое и сверхтонкое измельчение.
*Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Государственный контракт № 14.515.11.0066 от 25 июня 2013 года).
Разгрузка о Классификатор Ротор
л ВОСЕМЬ игмзльчагсщгях ЛНСКОБ
Рис. i. Конструкция мельницы IsaMill
Одной из первых в производственные процессы была внедрена мельница тонкого измельчения Vertimill компании Metso Minerals. Сейчас компанией выпускается так же флюидизирующяя, вертикальная мельница для тонкого и сверхтонкого измельчения с перемешиванием мелющей среды - Stirred Media Detritor (SMD). Из аналогов на рынке хорошо зарекомендовала себя бисерная мельница для ультратонкого измельчения компании FLSmidth - VXPmill. Данная модель базируются на разработках фирмы Knelson-Deswik. Конструкционно схожие мельницы разработаны и выпускаются компанией Outotec под маркой HIGmill. Среди отечественных разработок стоит отметить мельницу для тонкого и сверхтонкого измельчения БФК (производитель «Бакор-ФильтрКерамика»). Все выше перечисленные мельницы имеют вертикальную компоновку.
Среди горизонтальных решений следует выделить мельницу для тонкого и сверхтонкого измельчения -
IsaMill (Xstrata Technology). Мельница IsaMill является энергоэффективным аппаратом и по сравнению со стандартными шаровыми мельницами обеспечивает значительное снижение энергопотребления в циклах доиз-мельчения (3-4 стадия). Конструкция мельницы IsaMill и принцип ее действия приведены на рис. 1.
Мельница работает по принципу истирания мелкой измельчающей средой при высокой окружной скорости до 22 м/сек. Мелкая измельчающая среда - бисер (Ш 1-4 мм) и высокая скорость увеличивают вероятность столкновения частиц руды и среды, приводя к тонкому измельчению при низком энергопотреблении.
Типичные условия работы IsaMill: исходное питание - пульпа с содержанием твердого до 70 %; заполнение мелющей средой на 70-80 %; давление питания 100-150 кПа, запуск на скорости 1500 об/мин. [1]
Эксплуатация IsaMill происходит в многопроходном режиме, при котором продукт одного непрерывного
прохода становится питанием для следующего прохода, с получением характерного графика энергопотребления в зависимости от крупности продукта.
IsaMill установлена на более чем 200 предприятиях по всему миру. Мельница работает в открытом цикле, благодаря используемому при разгрузке внутреннему сепаратору, который является ноу-хау компании Xstrata Technology.
Отличительной особенностью мельницы является то, что конструкция и режим работы мельницы- диски, скорость вращения, крупность среды, тип среды и наполнение, а также сепаратор на выходе- очень близки к промышленной мельнице. Поэтому поступающие частицы исходного материала попадают в такие же условия измельчения и классификации, что и в промышленной уста-новПескольку объем мелющей среды относительно размера испытательной установки невелик, эффект корпуса мельницы незначителен, что дает возможность масштабирования в соотношении 1:1. Это сводит к минимуму риски при проектировании данного типа оборудования. [1]
На кафедре обогащения полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный» были проведены опыты по измельчению медно-порфировых руд на лабораторной модели IsaMill M4, с целью изучения возможности использования данного типа мельниц в цикле доизмельчения и оценки удельных энергозатрат.
Применяемая на действующих обогатительных фабриках схема предусматривает доизмельчение концентрата перечистки и промпродукта (концентрат контрольной флотации и хвосты перечистки) в шаровых мельницах. Например, такая схема реали-
зована при переработке медно-порфированных руд Алмалыкского горно-металлургического комбината.
Таблица 1
Крупность шаров, мм Процент от обшей загрузки Объем шаровой нагрузки, л
3,5 70 1,75
2,0 25 0,625
1,5 5 1,125
ИТОГО: 2,5 л
В качестве измельчающей среды в опытах применялись высококачественные инертные шары - бисер, с содержанием 2Ю2 не менее 94 %, для обеспечения максимальной эффективности помола. Крупность шаров, процент от общей загрузки и их объем приведены в табл. 1.
Основные технологические параметры операции измельчения, а так же расчет удельных энергозатрат приведен в табл. 2.
Таблица 2
№ опы та Время изм., с Темпера-тура, C Содер жа-ние твердого, % Производитель-ность, м3/ч Электропотребление, КВт*ч/т
1 443 32 50 0,133 9,1
2 327 35 50 0,133 10,3
3 326 36 50 0,133 10,4
4 320 40 50 0,133 10,5
324 43 50 0,133 10,6
Анализ крупности частиц производился на лазерном анализаторе Malvern Mastersizer 2000. Гранулометрический состав исходного материала и продуктов пяти опытов с измельчения приведен на рис. 2.
Как видно из представленного графика использование IsaMill существенно повышает содержание тонких классов в продукте.
-Ж
9 Исходный м-л щ Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Ж Опыт 4 X Опыт5
Класс крупности, мкм
Рис. 2. Гранулометрический состав исходного материала и продуктов измельчения
к
m
Крупность продукта P80, мкм
Рис. 3. График зависимости энергопотребления от крупности конечного продукта
При этом при однократном проходе материала содержание класса -0,074 мм составляет более 90 % при этом удельный расход электроэнергии составляет 9,1 КВт*ч/т. Для сравнения, шаровые мельницы, в среднем, потребляют около 15-20 КВт*ч/т, а в цикле доизмельчения расход энергии еще существенно повышается. По предварительным оценкам ¡эаМШ потребляет в 2-2,5 раза меньше энергии на доизмельчение одной тонны руды.
В настоящее время, при постоянном росте цен на электроэнергию, этот показатель может стать определяющим фактором при выборе оборудования до-измельчительного цикла.
На основании проведенных исследований был построен характерный график зависимости энергопотребления от желаемой крупности частиц измельченного продукта (рис. 3). Каждая точка характерного графика является результатом одного непрерывного прохода материала через мельницу, при котором мельница выходит на устойчивый режим. Данная зависимость показывает, что энергопотребление процесса измельчения увеличивается экспоненциально при снижении крупности готового продукта.
Ряд преимуществ, а так же проведенное исследование показывает, что использование ¡эаМШ для до-измельчения концентрата представляется более целесообразным, а сами мельницы являются реальной альтернативой установленным «классическим» барабанным шаровым мельницам. А измерение потребляемой энергии непосредственно на валу агитатора, т.е. так, как это делается на промышленных мельницах, позволяет точно вычислить мощность холостого хода, которая необходима для масштабирования лабораторной мельницы до установки любого размера.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
60
50
40
30
20
10
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Xstrata-IsaMill: [Электронный ресурс]. Xstrata Technology Europe. URL: http://www.isamill.com/EN/Pages/default.aspx (Дата обращения: 20.07.2013). ir.'j=i
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Николаева Н.В. - кандидат технических наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых nadegdaspb@mail.ru,
Ромашев А.О. - кандидат технических наук, ассистент кафедры обогащения полезных ископаемых, romashevao@yandex.ru,
Александрова Т.Н. - доктор технических наук, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых, igd@rambler.ru,
Фадина А.В. - аспирант кафедры обогащения полезных ископаемых, fadina2101@rambler.ru.
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ
ОТРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Мельник Владимир Васильевич - доктор технических наук, профессор, зав. каф. ПРПМ, E-mail: msmu-prpm@yandex.ru, Абрамкин Николай Иванович - доктор технических наук, профессор каф. ПРПМ, E-mail:Abramkin57@mail.ru, Сергеев Сергей Васильевич - аспирант, каф. ПРПМ, Московский государственный горный университет,
Фомичев Сергей Георгиевич - кандидат технических наук, доцент, НовокузнецкИЙ филиал Кемеровского государственного университета.
Дано технологическое обоснование целесообразности применения подвижных гидромониторных комбайнов в различных горно-геологических и горнотехнических условиях, рассмотрены технические требования, область применения, показатели назначения и экономические показатели, проанализированы все факторы повышения производительности гидравлического разрушения угля и как следствия увеличения нагрузки на очистной забой при использовании подвижных гидромониторных комбайнов.
Ключевые слова: гидромонитор, гидравлическое разрушение, агрегат, угольный пласт, технологическая схема.
JUSTIFICATION PARAMETERS HYDROMECHANIZED POWERFUL
MINING STEEP COAL SEAMS
Melnik V.V., Abramkin N.I., Fomichev S.G., Sergeev S.V.
Given the technological rationale for the use of mobile water jet combines a variety of geological and mining conditions, examine the technical requirements, scope, purpose and economic performance indicators analyzed all factors improve performance of hydraulic fracture of coal and as a consequence of increasing the burden on the working face when using the mobile water jet harvesters.
Key words: Hydromonitor, hydraulic demolition, aggregate, coal seam, the flowsheet.
- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
